Geri Dön

Complexity reduction of filtered-OFDM systems for high-speed visible light communications

Yüksek hızlı görünür ışık iletişimleri için filtreli-OFDM sistemlerinin karmaşıklığının azaltılması

PDF İndir

  1. Tez No: 966819
  2. Yazar: HAYDER SAEED RASHID HUJIJO
  3. Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ MUHAMMAD İLYAS
  4. Tez Türü: Doktora
  5. Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2025
  8. Dil: İngilizce
  9. Üniversite: Altınbaş Üniversitesi
  10. Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Elektrik ve Bilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. Sayfa Sayısı: 140

Özet

Güncel kablosuz iletişim altyapıları, radyo frekansı (RF) bant genişliği tahsisinde doğal sınırlamalarla karşı karşıyadır. Artan veri aktarım hızına yönelik küresel talepler yoğunlaştıkça, spektral tıkanıklık ve düşük veri iletim verimliliği gibi sistemik zorluklar kritik önem kazanmaktadır. Yükselen 5G ve 6G mimarileri çerçevesinde, akademik ve endüstriyel odak, bu kısıtlamaları aşmak için optik spektrumun alternatif bir çözüm olarak kullanılmasına yönelmiştir. Özellikle, görünür ışık iletişimi (VLC) sistemleri, geleneksel RF tabanlı kablosuz ağları güçlendirmek için yenilikçi bir paradigma olarak öne çıkmıştır. Bu gelişmeler arasında, Filtreli-Ortogonal Frekans Bölmeli Çoğullama (F-OFDM) modülasyon şeması, OFDM'in aşırı bant dışı radyasyon ve spektral verimsizlik gibi sınırlamalarını azaltmak için umut vaat eden bir çözüm olarak konumlanmıştır. Doğrudan algılama ve yoğunluk modülasyonunda (DD/IM), LED'ler gerçel değerli ve negatif olmayan sinyaller gerektirir; bu da Hermit simetrisi (HS) ile ters hızlı Fourier dönüşümü (IFFT) kullanılarak sağlanır. Ancak bu yaklaşım, karmaşık olmayan sinyaller üretmeyi mümkün kılsa da elektriksel bant genişliğini yarıya indirir. Büyük IFFT/FFT boyutları, işlem yükünü, çip alanını, enerji tüketimini ve donanım maliyetlerini artırır. HS kısıtlaması, çift FFT/IFFT blokları gerektirerek tasarımı karmaşıklaştırır ve hesaplama zorluğunu artırır. Ayrıca, alt taşıyıcı sayısının artırılması tepe-ortalama güç oranını (PAPR) kötüleştirerek ek zorluklar yaratır. İki kutuplu OFDM sinyallerini tek kutuplu forma dönüştürmek için kullanılan geleneksel optik OFDM yöntemleri, DC öngerilimli (DCO-OFDM) ve asimetrik kırpılmış (ACO-OFDM) tekniklerini içerir. Ancak bu uyarlamalar ödünleşimler getirir: DCO-OFDM güç gereksinimlerini yükseltirken, ACO-OFDM spektral verimliliği düşürür. Bu tez, öncelikli olarak VLC sistemlerinin spektral verimliliğini optimize etmeye ve karmaşıklığını azaltmaya odaklanmaktadır. Bu nedenle, tezde sunulan çalışma, HS'ye bağımlılığı ortadan kaldırmak için farklı bir metodoloji önermektedir. Önerilen iki yöntem olan NHS-DCO-F-OFDM ve NHS-Flip-F-OFDM, karmaşık F-OFDM sinyallerinin gerçel ve sanal bileşenlerini zaman alanında yeniden düzenleyerek gerçek F-OFDM sinyalleri üretir. Bu yöntemler, sistem karmaşıklığını %50 azaltır, PAPR sorunlarından kaçınır ve HS tabanlı F-OFDM'a kıyasla enerji verimliliğini artırır. NHS filtreli OFDM yaklaşımı ayrıca bant genişliği kullanımını iyileştirir ve bant dışı yayım gücünü 115 dB keserek geleneksel OFDM'dan daha iyi spektral lokalizasyon sağlar.

Özet (Çeviri)

Contemporary wireless communication infrastructures face inherent limitations in radio frequency (RF) bandwidth allocation. As global requirements for enhanced data throughput intensify, systemic challenges, such as spectral congestion and diminished data transmission efficiency, assume critical importance. Within the framework of emerging 5G and 6G architectures, scholarly and industrial focus has pivoted toward leveraging the optical spectrum as a viable alternative to circumvent these constraints. Notably, visible light communication (VLC) systems have recently emerged as an innovative paradigm for augmenting traditional RF-dependent wireless networks. Among these advancements, the Filtered-Orthogonal Frequency Division Multiplexing (F-OFDM) modulation scheme has positioned itself as a promising solution for mitigating OFDM's inherent limitations of excessive out-of-band radiation and consequent spectral inefficiency. In direct detection and intensity modulation (DD/IM), LEDs require real-valued and non-negative signals, achieved through the inverse fast Fourier transform (IFFT) with Hermitian symmetry (HS). While this enables noncomplex-valued signals, it halves the electrical bandwidth. Larger IFFT/FFT sizes increase processing demands, chip area, energy consumption, and hardware costs. The HS constraint complicates the design by requiring duplicate FFT/IFFT blocks, raising computational complexity. Additionally, increasing subcarriers worsens the peak-to-average power ratio (PAPR), adding further challenges. Legacy optical OFDM methods employed to transform bipolar OFDM signals into unipolar formats include DC-biased (DCO-OFDM) and asymmetrically clipped (ACO-OFDM) techniques. However, these adaptations entail compromises: DCO-OFDM elevates power requirements, whereas ACO-OFDM diminishes spectral efficiency. This thesis primarily concentrates on optimizing spectral ‎efficiency and reducing the complexity of VLC systems. Therefore, the effort offered ‎in this thesis introduces a different methodology to eliminating the reliance on ‎HS. Two methods, NHS-DCO-F-OFDM and NHS-Flip-F-OFDM, are proposed to generate real F-OFDM signals by rearranging the real and imaginary components of complex F-OFDM signals in the time domain. These methods reduce system complexity by 50%, avoid PAPR issues, and enhance power efficiency contrasted to established HS-based F-OFDM. The NHS-filtered OFDM approach also improves bandwidth efficacy and cuts out-of-band emission power by 115 dB, offering better spectral localization than conventional OFDM.

Benzer Tezler

  1. Tez No

    804865

    A new technique for peak-to-average power ratio reduction in 5G communication

    Başlık çevirisi yok

    ZAID ABDULAZEEZ YOUSIF YOUSIF

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2022

    Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve KontrolAltınbaş Üniversitesi

    Bilişim Teknolojileri Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. OSMAN NURİ UÇAN

  2. Tez No

    39443

    Ağır metallerin aktif çamura inhibisyon etkisi

    Başlık çevirisi yok

    R.NEDA SEÇKİN

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    1993

    Çevre Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    PROF.DR. OLCAY TÜNAY

  3. Tez No

    75251

    Tekstil boyama atıksularının arıtılabilirliği

    Başlık çevirisi yok

    BURCU SOYHAN

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    1998

    Çevre Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. FATOŞ GERMİRLİ BABUNA

  4. Tez No

    721215

    Sudan yazılan yer: Mimarlıkta bir kuramsal yazım çalışması

    Place written from water: A study of theoretical writing in architecture

    İREM KORKMAZ

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2022

    Mimarlıkİstanbul Teknik Üniversitesi

    Mimarlık Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. SIDIKA ASLIHAN ŞENEL

  5. Tez No

    120955

    Kapadokya ve çevresinin paleotektonik evriminin jeofizik yöntemlerle incelenmesi

    Investigation of paleotectonic evolution of Cappadocia region and its surrounding using geophysical methods

    AYDIN BÜYÜKSARAÇ

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2002

    Jeofizik MühendisliğiAnkara Üniversitesi

    Jeofizik Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. ABDULLAH ATEŞ

Geri Dön